高效能服务器和存储技术实验室是国内唯一面向服务器和存储技术研究的国家重点实验室,也是国家首批依托企业设立的国家重点实验室之一。以解决高速、高效、海量、高可用性等高效能计算与存储问题为主要研究内容,设立了体系结构、系统设计、软件系统、测试评估4个研究部。
据市场研究公司Gartner刚刚公布的数据显示,2014年一季度,浪潮服务器出货量在中国市场夺得第一,成为中国有服务器市场统计数据以来,首家夺得整体市场第一的本土厂商。同时,IBM、HP和DELL的合计份额从去年同期的49%降至38%,以浪潮为代表的本土企业在市场中占据了主导优势,这是中国服务器产业从未出现过的局面。
在一条没有捷径可走的研发之路上,设立在浪潮集团的高效能服务器和存储技术国家重点实验室承载“企业发展、产业高端突破、国家信息化自主可控”的三重使命,专注于高端服务器存储的共性和关键技术突破,使我国信息产业因不掌握核心技术,长期蜗居于技术附加值极低的产业链下游的被动局面得以改善。
一切以产业化为前提:“长工请地主来田间地头监工”
从某种意义上讲,国家重点实验室设在企业以解决科研成果的转化,是国家创新方针转变的第一个重大举措,是国家科研投入的导向或指导思想变革的开始。
科研成果难以转化成企业竞争力,多少与院所制的科研体制与考核机制有关。当研究成果主要是论文和专利,能否转化成经济价值不成为主要目标,科研成果市场化的积极性缺乏也就在情理之中,“产、学、研”结合也因此成为纸上谈兵,并带来科研成果的巨大浪费。
设立在浪潮的国家重点实验室的研发则一切以产业化为前提,注重研究与工程的对接、研发与实际应用的对接。
关于研发起始便与应用对接,浪潮内部流传的说法很形象:“长工把地主请到了田间地头来监工”。中国第一台主机天梭K1系统是高效能服务器和存储技术国家重点实验室的重要技术成果之一,实验室主任王恩东说:“K1最终是要经得起市场检验的,而不是一个实验室的实验品。”为确保产品能适合客户和市场需求,王恩东坚持让客户在研制过程中就参与进来,并且必须是对主机应用要求最苛刻的金融行业,必须是工农商建交五大国有商业银行,必须用他们的关键业务系统测试检验。客户的前期参与为产品的大规模产业化奠定了基础,而对于建设银行加入研发,王恩东称之为“非常有担当”,他之所以这样说,也是因为天梭K1这类主机面临的最大困难不仅是技术,而是用户是否接受。示范样板的作用是巨大的,天梭K1在银行、政府等领域已打开应用局面,今年的销售远超预期。
浪潮之所以注重将工程问题解决在产品研发过程中,是因为很多创新成果都在产业化的过程中出现不可克服的困难,成为难以实现大规模复制的“摆设”。为此,高效能服务器和存储技术国家重点实验室的研发人员与市场人员和工程技术人员保持着密切的沟通,将可兼容性、可生产性、可复制性、可测试、可量化等工程特性提前做好预留,保证了项目成果的产业化。
与国外芯片研发先行的做法不同,高效能服务器和存储技术国家重点实验室的研发项目受到市场的硬性制约,时间要求非常苛刻,因而采用并行度更高的现代科研工程管理方法,天梭K1的研制更是芯片、硬件系统和操作系统三条研发线并行展开,使得浪潮在无经验、无技术、人才匮乏,起步又晚半年的情况下,完成了与国外同步的研发。
重大问题重点投入:累计支出配套研发经费超6亿元
中国在主机市场和海量存储的核心技术领域有着20多年的空白,“引进消化吸收”的道路由于美国的严密控制被堵死,这样的研发项目不仅技术难度大,投资更动辄以亿元计,一般的企业研究院不会涉足。
以五年为一个周期设定目标,立足于相对比较重大问题的解决,实验室以应用基础研究、关键技术研究和共性技术研究为主要研究重点,以解决高速、高效、海量、高可用性等高效能计算与存储问题为主要研究内容,设立了体系结构、系统设计、软件系统、测试评估4个研究部。形成了在服务器和存储高端领域的完整技术体系。
体系结构是计算机系统最高层次的概念,大体等同于计算机的逻辑模型,类似于建筑领域的设计图纸,是服务器设计的关键一步。大型服务器系统通常需要扩展32颗以上的处理器,256个以上的内存单元,将如此规模的计算和存储单元互联起来,既要保证数据一致,又要将数据同步带来的时间开销降到最低,以取得更好的性能,是计算机领域的世界性难题。
如果体系结构是计算机的理论模型,系统设计就是将理论模型变成实际产品的各类技术总称,涉及到芯片、部件、系统等多个层次,是IBM、HP等国际厂商的核心技术竞争力之一。软件系统主要是高效能服务器和海量存储系统软件技术,是系统运行各类应用软件的基础,也是应用软件的事实技术标准。
作为我国信息产业领域重要的研究开发机构和具有国际先进水平的一流创新平台,高效能服务器和存储技术国家重点实验室,获得了浪潮集团各方面资源的集中支持,已累计支出配套研发经费6亿多元,用于实验室建设和运行费用支出的支持资金超过9000万;即将竣工投入使用的“高效能服务器和存储技术国家重点实验室”研发大楼总投资达31亿元人民币,其中设备及研发条件投入23亿元。
与此同时,山东省政府等地方政府和部门也通过政策、项目和运行补助等各种方式,对高效能服务器和存储技术国家重点实验室的建设、运行和科研工作鼎力相助。
实现多项原始突破:国家核心装备自主可控
十一五期间,高效能服务器和存储技术国家重点实验室完成了国家863计划重大专项“高端容错计算机研制与应用推广”,研制成功中国第一台关键应用主机天梭K1系统,可用性达到99.9994%,达到国际先进水平。该产品的上市标志着中国成为全球三个掌握最新关键应用主机技术的国家之一,实现了国家信息化建设核心装备的自主可控。同时开发完成的操作系统K-UK,是我国第一款通过Open Group UNIX 03认证的操作系统,实现了对主流数据库、中间件等商用软件的兼容,建立了完善的软硬件生态环境,使我国成为全球第二个拥有通过该认证能力的国家,使我国在战略必争的信息化核心装备领域取得历史性突破。目前该产品已成功应用于金融、能源、政府等行业,极大增强了用户采用国产高端服务器应用于电信、金融领域的信心,为国家实施国产化替代工程提供了支撑。
而实验室研制成功的PB级海量信息存储系统也是国家863计划海量存储重大专项,我国存储产业自此由技术依赖走向自主创新。这个我国第一个多控制器、全交换体系结构的高端存储系统,是我国唯一支持IB SAN的存储系统,承担了国家资源2号、3号卫星的地面数据接收和分析任务,为我国成为全球第二个实现从天(卫星)到地(数据中心)全自主技术的国家提供了关键支撑。
实验室参与研制的“天河2号”以峰值计算每秒5.49亿亿次的计算能力,三次问鼎超算TOP500榜首,在中国步入世界超级极端机前列的同时,实验室在超算研制方面也处于国际领先水平。
形成独特研发体系:人才在研发与研究间流动
贝尔实验室的前任高级主管奈特拉瓦利曾说,研究开发人才,尤其是顶尖人才,是他们努力争取的目标,留住顶尖人才,是他们最为重要的工作。对高效能服务器和存储技术国家重点实验室来说亦如此,他们在全球范围内尽力打破一切限制招募资深经验的专家和顶尖人才。
在薪资、硬件设备不占优势的情况下,高效能服务器和存储技术国家重点实验室着重为专家提供更好的发展平台,对实验室人员依托实验室积极争取承担国家应用基础研究课题任务提供1∶1专项经费配套支持,目前有40%以上的固定人员承担和参与国家、省部级科研项目。
研发组织既不是一个按照流程、秩序组织起来的机械的生产线,也不是一个完全自由散漫的空间。高效能服务器和存储技术国家重点实验室有70多位专职研究人员,固定研究人员和流动人员大约600位工程师。一些学术带头人的专职研究人员相对固定,另一些研究人员则在“研究”和“研发”之间流动,这样的相互调配和流动,对技术人员看问题的视角产生很多积极的影响。这是浪潮研发体系的独特之处。
实验室由14人组成的学术委员会均来自国内最顶尖的学校和研究机构,委员本人就是这些机构的学术带头人,他们不仅协助实验室制定研究方向和实施举措,他们更了解国内计算机和存储领域研发力量的分布,这些宝贵的信息和人脉资源对企业是“隐形的财富”。天梭K1主机研发伊始,学术委员会不仅在关键技术方案论证上发挥作用,更协助浪潮找到国内相应的研发力量,携手攻克了核心技术难关——Cache一致性协议,并基于该协议开发出带宽高达8.5GB/S的处理器控制芯片,保障32颗处理器之间数据的一致性。在此之前,世界上只有4家企业能设计此类芯片。
承担国家重任,为企业战略发展服务,高效能服务器和存储技术国家重点实验室未因设在企业而使学术交流氛围淡化,并在尽着一份社会责任。
为了提升我国信息领域的应用基础研究和核心技术发展能力,促进国内服务器和存储学术交流发展,高效能服务器和存储技术国家重点实验室设立开放基金,资助国内外科技工作者依托实验室开展研究;实验室建设期期间与各高校面向4大研究方向三十多个课题进行合作研究;推动与高校和企业的研究与合作,中科院、浪潮联合成立中科院北京基因组所—浪潮基因组科学联合实验室、推动成立中电标协海量存储标准工作委员会、牵头成立中国存储产业技术创新战略联盟。
2014年一季度,浪潮服务器出货量在中国市场夺得第一,成为中国有服务器市场统计数据以来,首家夺得整体市场第一的本土厂商。